Принципы криптографической защиты информации

8.1. Основные понятия криптографической защиты информации

Криптография является методологической основой совре­менных систем обеспечения безопасности информации в компь­ютерных системах и сетях. Исторически криптография (в пере­воде с греческого этот термин означает «тайнопись») зародилась как способ скрытой передачи сообщений.

Криптография пред­ставляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы защитить эти данные, сделав их бес­полезными для незаконных пользователей. Такие преобразова­ния обеспечивают решение трех главных принципов защиты информации: обеспечение конфиденциальности, целостности и доступности передаваемых или сохраняемых данных.

Для реализации указанных принципов используются крипто­графические технологии шифрования, цифровой подписи и ау­тентификации.

Основой большинства криптографических средств защиты информации является шиф­рование данных.

Шифр - совокупность процедур и правил криптографических преобразований, используемых для зашифровывания и расшифровывания информации по ключу шифро­вания.

Зашифровыванием информации понимается процесс преобразования открытой информации (исходный текст) в за­шифрованный текст (шифртекст). Процесс восстановления ис­ходного текста по криптограмме с использованием ключа шиф­рования называют расшифровыванием (дешифрованием).

Обобщенная схема криптосистемы шифрования показана на рис. 8.1. Исходный текст передаваемого сообщения (или храни­мой информации) М зашифровывается с помощью криптогра­фического преобразования Еk₁ с получением в результате шифртекста С:

C= Еk₁(M)

k₁ — параметр функции Е, называемый ключом шифрования.

Отправитель

Получатель

Ключ

шифрования k₁

Ключ

шифрования k₂

Шифрование

Е

Расшифро-

вание D

Сообщение М

Сообщение М’

Шифротекст С

Незащищенный канал

Рис. 8.1. Обобщенная схема криптосистемы шифрования

Шифртекст С, называемый также криптограммой, содержит исходную информацию М в полном объеме, однако последова­тельность знаков в нем внешне представляется случайной и не позволяет восстановить исходную информацию без знания клю­ча шифрования k₁.

Ключ шифрования является тем элементом, с помощью кото­рого можно варьировать результат криптографического преобразования.

Данный элемент может принадлежать конкретному пользователю или группе пользователей и являться для них уни­кальным. Зашифрованная с использованием конкретного ключа информация может быть расшифрована только его владельцем (или владельцами).

Обратное преобразование информации выглядит следующим образом:

M' = Dk₂(C).

Функция D является обратной к функции Е и производит расшифровывание шифртекста. Она также имеет дополнитель­ный параметр в виде ключа k₂. Ключ расшифровывания дол­жен однозначно соответствовать ключу k₁ в этом случае полу­ченное в результате расшифровывания сообщение М' будет эк­вивалентно М. При отсутствии верного ключа k₂ получить исходное сообщение М' =М с помощью функции D невозможно.

Преобразование шифрования может быть симметричным или асимметричным относительно преобразования расшифро­вывания. Соответственно различают два класса криптосистем:

• симметричные криптосистемы (с единым ключом);

• асимметричные криптосистемы (с двумя ключами).